UNIVERSITE MOHAMMED V-RABAT FACULTE DE MEDECINE ET DE PHARMACIE RABAT
ANNEE : 2021
THESE N°:146 /2021
Intérêt de la télépathologie en
anatomie pathologique
À propos d’une enquête nationale
THÈSE
Présentée et soutenue publiquement le : ………..………..……….
PAR
Mme Hind EL YAMANI
Née le 12 /07/1993
Pour l'Obtention du diplôme de
Docteur en Médecine
MOTS CLÉS: Télépathologie - lame virtuelle - microscope - anatomie pathologique.
JURY
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Professeur d’Anatomie Pathologique
UNIVERSITE MOHAMMED V
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Octobre 2007
Pr. ABIDI Khalid Réanimation médicale
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Pr. CHERKAOUI Naoual * Pharmacie galénique
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Pr. TANANE Mansour * Traumatologie-orthopédie
Pr. TLIGUI Houssain Parasitologie
Pr. TOUATI Zakia Cardiologie
Mars 2009
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Pr. ENNIBI Khalid * Médecine interne
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Octobre 2010
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Decembre 2010
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Mai 2012
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LISTE DES FIGURES
Figure 1: Schéma de l'équipement nécessaires à la télépathologie statique ... 8 Figure 2:Capture d’écran d’exemples de lames virtuelles depuis la plateforme vMic ... 11 Figure 3:Schéma de l'équipement nécessaires à la télépathologie dynamique ... 12 Figure 4:Photos des microscope numérique utilisés au service d'ACP de l'INO. ... 17 Figure 5:Photos des numériseurs de lames. ... 18 Figure 6: Algorithme des étapes du WSI ... 19 Figure 7:Numérisation d’une image ... 21 Figure 8:Visualisation d’une image pyramidale ... 23 Figure 9: Capture d’écran de LV à un grossissement de 40 ... 26 Figure 10: Acquisition et visualisation en ligne des lames virtuelles ... 28 Figure 11: Décentralisation et mutualisation des lames virtuelles (LV) ... 30 Figure 12: Photo d’un adaptateur qui fixe directement un smartphone à un
microscope oculaire ... 32 Figure 13:Une capture d'écran de l'application mobile "Pocket Pathologist". ... 33 Figure 14: Microscopie à faible coût utilisant un Smartphone ... 33 Figure 15: Photo résumant le fonctionnement de la télépathologie. ... 34 Figure 16: Analyses des images numérique de la pathologie du sein ... 39 Figure 17:Des captures d’écran des étapes de visualisation des lames virtuelle de l’estomac sur le site pédagogique «doc-pedagogie.umontpellier.fr» ... 43 Figure 18: Le processus de mise en place d’une visioconférence avec partage d’écran ... 46 Figure 19: Schéma du fonctionnement de «TeleSlide» pour l’obtention d’un 2éme avis médical ... 48 Figure 20: Schéma montrant le fonctionnement de la plateforme de
télépathologie « SOSlide » . ... 49 Figure 21: Photos montrant la station de travail du technicien au site de
l’examen extemporané ... 53 Figure 22: Photo de la Station d’analyse au site du médecin pathologiste ... 54 Figure 23: Photo démonstrative de l’expérience du service d’anatomopathologie hospitalo-universitaire bi-site. ... 55 Figure 24: L'intelligence artificielle (ai) et les approches d'apprentissage
Figure 25:Répartition des répondants par sexe. ... 63 Figure 26: Répartition par secteur d'activité des répondants. ... 63 Figure 27:Répartition des répondants par tranche d'âge. ... 64 Figure 28: Répartition par nombre d’années de travail... 65 Figure 29:Répartition des répondants par nombre de collègues. ... 65 Figure 30:Fréquence des envois d'avis extérieurs en dehors de structure de
travail ... 67 Figure 31: Fréquence des envois d'avis extérieurs (experts à l’étranger) ... 68 Figure 32: Fréquence des examens extemporanés ... 68 Figure 33:Equipement des répondants en termes d'imagerie numérique. ... 69 Figure 34: Utilisation des scanners de lames. ... 70 Figure 35:le principal frein pour acquérir un scanner de Lames selon les
répondants. ... 70 Figure 36: le principal frein pour acquérir un scanner de Lames selon les
répondants. ... 70 Figure 37:l’intérêt principal des lames numérisées selon les répondants ... 71 Figure 38:La complexité du partage en limite le nombre. ... 71 Figure 39:L’importance de la formation sur la lecture des lames digitalisées. ... 72 Figure 40: Souhaitez-vous une formation en pathologie digitale ... 72
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1: Avantages et inconvénients des deux types de la télépathologie ... 14 Tableau 2:Tableau des avantages potentiels de la télépathologie ... 15 Tableau 3:Comparaison des résultats concernant les équipements en imagerie numérique. ... 74 Tableau 4:Comparaison de la fréquence de demande d’avis externe. ... 77
ABRÉVIATIONS
ACP : Anatomie cytopathologique
DSIN : Direction du système d’information numérique EE : Examen extemporané
HES : Hématoxyline-eosine-safran IHC : Immunohistochimie
JPEG : Joint photographic experts group
LV : Lame virtuelle
MGH : The massachusetts general hospital
RNIS : Réseau numérique à intégration de services TE : Télé extemporané
TMA : Tissue microarray
VA : Department of veterans affairs Vmic : The virtual microscope
VNC : Virtual network computing VPN : Virtual private network WSI : Whole-slide imaging
INTRODUCTION ... 1 I. Définitions ... 3 II. Historique de la télépathologie : ... 5 III. Classification de la télépathologie : ... 8 1. Télépathologie statique : ... 8 1.1. Images fixes : ... 9 1.2. Lame virtuelle : ... 9 2. Télépathologie dynamique : ... 11 2.1. Définition : ... 11 2.2. Avantages et inconvénients : ... 12 3-Télépathologie hybride : ... 13 IV-Aspect technologique : ... 16 1. Matériel de la télé pathologie : ... 16 2. Processus de numérisation d’une lame : ... 19 2.1. Acquisition des lames virtuelles : ... 20 2.2. La visualisation et gestion des lames : ... 22 2.3. La transmission et le stockage : ... 26 2.3.1-Bande passante : ... 26 2.3.2-La compression des images : ... 27 2.3.3-Les possibilités offertes par la décentralisation des données : ... 29 2.4. Matériel à cout faible : Les smartphones ... 31 3.Qualité de l’image : ... 35 4. Sécurité des applications et des données : ... 36
V-Intérêt de la télépathologie dans l’anatomie patho-logique : ... 37 1. Diagnostic ou lecture première : ... 37 2. L’enseignement des étudiants en Médecine : ... 39 3. La formation continue : ... 44 4. L’obtention d’un deuxième avis de diagnostic anatomopathologique : ... 47 5. L’examen de télé-extemporané : ... 50 6. Archivage : ... 56 7. La recherche : ... 57 8. Intelligence artificielle : ... 57 2eme PARTIE:ENQUETE NATIONALE ... 60 I-Matériels et méthodes : ... 61 1-Type de l’étude: ... 61 2-La population cible: ... 61 3-Elaboration du questionnaire: ... 61 4-La procédure : ... 62 5-Analyse des données : ... 62 II-Résultats : ... 63 a-Données épidémiologiques : ... 63 b-Second opinion (Avis extérieur) et activité d’examen extemporané : ... 66 c-Les équipements de télépathologie : ... 69 d-La formation et l’intérêt des lames virtuelles : ... 70 III-Discussion : ... 73 IV-Conclusion: ... 79 RESUMES ... 81
ANNEXE ... 92
L'anatomie pathologique est une spécialité médicale qui étudie les lésions ou anomalies sur deux volets macroscopique ou microscopique pour donner un diagnostic.
La télépathologie est un domaine récent dont la pratique est actuellement en pleine expansion. Elle est défini comme un domaine spécialisé de la télémédecine, qui comprend la réalisation d'anatomie pathologique à distance à travers le microscope (ou scanner de lames) dans le site principal (site de la demande), les moyens de télécommunication et le poste de travail du pathologiste au site de la réponse. Son but est d'établir un diagnostic, d'obtenir un deuxième avis médical à partir des images envoyées entre les deux sites, ou d'utiliser pour une formation à distance. La cancérologie est un domaine d’application très important de la télépathologie.
Les débuts de la télémédecine remontent à la fin des années 1950, mais les premières expériences de télépathologie sont plus tardives : elles datent des années 1950 aux États-Unis, et au début des années 1990 en France sous l’impulsion de l’ADICAP (Association pour le Développement de l’Informatique en Anatomie et Cytologie Pathologiques). Depuis lors, de nombreux projets pilotes ont été menés dans le monde entier, ce qui a conduit à une utilisation croissante de la télépathologie.
Au Maroc, les expériences de télémédecine sont en nette augmentation mais la télépathologie demeure en retard et ne profite pas pleinement de l’évolution technologique, pour de multiples raisons. Néanmoins, aujourd'hui Le pathologiste marocain devrait s'intéresser à cette opportunité pour faciliter sa future pratique. Dans ce travail, Nous allons soulever les difficultés rencontrées dans la pratique de l’anatomie pathologique marocaine et nous allons essayer de
faire le point sur l’intérêt et l’impact de la télépathologie via l’évaluation d’une enquête nationale.
I. DÉFINITIONS
Télémédecine :
La télémédecine est la pratique de la médecine au moyen de techniques interactives de communication des données (audiovisuelles notamment); cela comprend la fourniture de soins médicaux, la consultation, le diagnostic et le traitement, ainsi que la formation et le transfert de données médicales[1].
Télépathologie :
La télépathologie est le processus de diagnostic histopathologique effectué sur des images numériques visualisées sur un écran d'affichage plutôt que par la microscopie optique classique sur lame de verre[2].
Elle se définit aussi par la pratique qui utilise la technologie des télécommunications pour transmettre des images histologiques à un pathologiste en vue d'un diagnostic à distance[3].
L’anatomie pathologique est l’étude au microscope, après coloration par différentes techniques, des prélèvements de cellules ou de tissus fixés sur lame de verre [4] afin de donner un diagnostic contribuant ainsi à une meilleure prise en charge du patient et à une meilleure compréhension des processus pathologiques dans leur globalité [5].
II. HISTORIQUE DE LA TÉLÉPATHOLOGIE :
L'histoire de la télépathologie a été longue et mouvementée [6-7] Une liste de plusieurs étapes importantes est fournie dans le tableau ci-dessous (Tableau 1).
La naissance de la télépathologie a eu lieu en 1968, lorsque des images fixes en noir et blanc de frottis sanguins et de spécimens d'urine ont été envoyées par vidéo de l'aéroport Logan de Boston au MGH pour interprétation.
Par la suite dans les années 90, la valeur de la télépathologie pour le diagnostic a été mise en évidence par un document de référence concernant des milliers de cas interprétés à distance aux hôpitaux du département des anciens combattant aux États-Unis. La télépathologie était utilisée par les hôpitaux du VA pour les services de l’anatomie pathologique (par exemple, les coupes congelées), sans qu'un pathologiste ne soit présent sur place dans des endroits éloignés. Cet étude s’est basée sur un système de télépathologie dynamique Apollo, basé sur les brevets de télépathologie robotique de Weinstein et ses collègues [8-9].
Leurs données publiées ont montré une forte concordance diagnostique de la télépathologie robotique avec la microscopie optique, et une diminution du temps de traitement des cas de pathologie chirurgicale sur le site distant.
Les progrès de la télépathologie ont généralement été alignés sur les avancées technologiques. Cette évolution est bien illustrée par le changement des services de télépathologie qui étaient offerts par l'armée américaine. En 1993, l'Institut de pathologie des forces armées a lancé un service de consultation en imagerie statique dans le but de fournir une consultation rapide d'experts à l'échelle mondiale.
En 2001, la télépathologie dynamique a été adoptée par le ministère américain de la défense dans le cadre du programme de télémédecine de l'armée. En 2005, ces systèmes ont été convertis en une plate-forme WSI. Dès lors, plusieurs entreprises ont fourni des produits concurrents pour l'imagerie numérique, offrant aux utilisateurs une gamme croissante de plateformes de numérisation et de visionneuses d'images. Plusieurs solutions logicielles commerciales (par exemple, Corista, ePath Access, Xifin) ont commencé à créer des réseaux internationaux, fournissant aux utilisateurs et aux groupes de consultation des portails de télépathologie collaborative. Ces réseaux de pathologie numérique permettent à des consortiums de consultants virtuels d'avoir accès, via le web, à des services de clouds sécurisés.
En 2009, le groupe de Dunn avait rendu compte de son expérience sur plus de 11 000 cas de télépathologie. Les taux de discordance spécifiques aux pathologistes utilisant la télépathologie dynamique/robotique (0,12 %-0,77 %) étaient bien inférieurs à ceux constatés avec la télépathologie par images statiques.
Avec la croissance de la santé mobile (mHealth), nous sommes susceptibles d'assister à une utilisation accrue de la télépathologie à l'aide d'appareils mobiles (par exemple, tablettes, téléphones portables, lunettes portables telles que Google Glass)[10].
III. CLASSIFICATION DE LA TELEPATHOLOGIE : 1. Télépathologie statique :
La télépathologie par des images statiques est la forme la plus simple de télépathologie Il s'agit d'acquérir, de numériser et de transmettre les images d’une lésion macroscopique ou microscopique depuis le site principal (requérant) pour transmission électronique vers un site secondaire (répondeur) ; où le pathologiste consultant peut les visionner sur écran et les interpréter. Ces images sont partagées par courrier électronique et accompagnées de textes, parfois des fichiers audios voir de vidéos [11].
Ce type de télépathologie est fait selon un mode asynchrone parce que le pathologiste qui envoie et celui qui reçoit n’ont pas besoin de le faire simultanément [12].
Il existe deux sous-types:
Envoyer une image "ponctuelle ou fixe", qui a été sélectionnée après avoir examiné l'intégralité de la lame.
Envoyer l'image après que la diapositive a été complètement numérisée (appelée lame virtuelle) [13].
1.1. Images fixes :
L'image fixe est sélectionnée par la personne qui prépare la lame, et la sélection du champ à numériser est basée sur le jugement de la même personne,
ainsi que les parties les plus appropriées pour que le pathologiste consultant puisse faire un 2éme avis ou parfois donner un diagnostic primaire. Par conséquent, le consultant n’a pas la main mise sur l’image sélectionnée qui est fixe [13].
Les principaux avantages de la télépathologie statique avec images fixes sont le faible coût d'investissement des équipements et l'utilisation de l'internet comme moyen de transmission. De plus, les fichiers d'images sont petits et donc plus faciles à gérer et à stocker.
1.2. Lame virtuelle :
Dans le contexte actuel, la télépathologie se réfère généralement à l'application du "whole slide imaging (WSI)", signifiant « imagerie de lame entière». WSI est une modalité d'imagerie numérique qui utilise une technologie informatisée pour scanner et convertir des lames en verre de pathologie et de cytologie en images numériques (lames virtuelles),réalisant par la suite une image géante le plus souvent de 130 à 150 gigabytes (GB). Ces images peuvent être consultées sur un ordinateur à l'aide d'un logiciel de visualisation.
L'affichage des images numériques imite un microscope optique, qui permet à l'utilisateur de balayer d'un champ à l'autre et d'augmenter ou de diminuer (zoom avant/arrière) le grossissement ; c'est pour ces raisons qu'on l'appelle aussi "microscopie virtuelle"[14].
Les LV ont plusieurs possibilités et avantages que les lames de verre n'ont pas grâce à la possibilité d'un archivage dans un serveur auquel on peut accéder à tout moment. Cela permet de régler le problème de sélection posé par les images ponctuelles car La numérisation est automatique et prends la lame de verre entière, éliminant ainsi les obstacles et les variations dues aux facteurs humains.
La télépathologie statique est généralement inadaptée aux consultations d'urgence puisque l'acquisition d'images fixes nécessite une forte intensité de travail [15-16].
Figure 2:Capture d’écran d’exemples de lames virtuelles depuis la plateforme vMic.[17] A : Mélanome malin (grossissement de 10)
B : Métastases osseuses d’un cancer du sein (grossissement de 20)
2. Télépathologie dynamique : 2.1. Définition :
La télépathologie dynamique est une technique plus sophistiquée qui implique un microscope contrôlé par un robot avec une caméra numérique attachée au microscope et reliée à un ordinateur en réseau. Les systèmes robotiques permettent d'effectuer une télépathologie en mode synchrone (en temps réel).
Dans cette forme, le télépathologiste dispose de commandes logicielles sur son ordinateur pour "piloter" à distance (c'est-à-dire pour effectuer un
Figure 3:Schéma de l'équipement et des connexions nécessaires à la télépathologie dynamique [10].
2.2. Avantages et inconvénients :
Les avantages de la télépathologie robotique comprennent l'accès à la lame entière, le contrôle par l'utilisateur du microscope et de l'image en ce qui concerne les champs (panoramique) et le grossissement, ainsi qu'une bonne qualité d'image et une vitesse de conduite rapide.
Parmi les inconvénients, citons une technologie coûteuse, la nécessité d'un logiciel intégré pour l'hôte et le destinataire, des exigences élevées en matière de bande passante et la nécessité d'une assistance technique et d'une maintenance permanentes [10].
3-Télépathologie hybride :
Il existe aujourd'hui de nombreux systèmes de télépathologie qui combinent des éléments statiques et dynamiques. Dans ces systèmes, une série d'images statiques peut être capturée et transmise au début d'une session de télépathologie dynamique. De cette façon, le temps passé à contrôler le microscope robotisé est réduit de manière à diminuer le temps de travail global. Le temps de consultation du pathologiste receveur est réduit (bien que le temps du pathologiste référant peut être prolongé à cause de la capture des images statiques) [18].
IV-ASPECT TECHNOLOGIQUE : 1. Matériel de la télé pathologie :
Sur le site principal, les technologies minimales requises pour effectuer des activités de pathologie à distance sont les suivantes :
• un microscope optique.
• un appareil photo à haute résolution et/ou une caméra vidéo.
• un adaptateur.
• un ordinateur avec des logiciels de visualisation.
En outre, scanner de lame est requis lorsque la télépathologie à lame virtuelle est prévue. Un réseau de télécommunication adapté au réglage du mode de pathologie à distance est requis.
Sur le site secondaire, des postes de travail performants et des écrans à haute résolution spatiale et à haute luminosité sont nécessaires pour permettre une lecture précise des images transmises.
Nous pouvons utiliser la visioconférence ou les appels téléphoniques en parallèle entre les deux sites afin de pouvoir contrôler directement la qualité des échantillons ou guider le choix des image [13].
Figure 5:Photos des numériseurs de lames.
A :Numériseur de lames de microscope Aperio GT 450 DX B :Numériseur de lames de microscope Aperio LV1 IVD
2. Processus de numérisation d’une lame :
La télépathologie virtuelle comporte quatre étapes importantes :
• L’acquisition des lames virtuelles,
• La visualisation et gestion des lames en réseau,
• Le stockage, • La transmission.
2.1. Acquisition des lames virtuelles :
En ce qui concerne le matériel d’acquisition, on peut distinguer différents systèmes selon qu’il s’agit d’un microscope motorisé ou d’un scanner. Ils sont tous deux contrôlés par un logiciel d’acquisition qui leur est propre.
Un microscope motorisé conserve les mêmes fonctionnalités qu’un microscope ordinaire, c’est-à-dire la tête, des objectifs, des outils de positionnement et le contrôle de la luminosité.
Le deuxième élément principal est la caméra associée au microscope.
Le socle sur lequel est placée la lame se déplace sous l’objectif et une prise de vue est faite par la caméra à chaque déplacement.
Dans le cas du scanner, il s’agit de systèmes fermés, à l’exception d’une seule ouverture pour insérer la lame ou les lames dans l’appareil. Cette fois, le socle reste fixe et c’est le système de numérisation (objectifs et caméra) qui est mobile pour parcourir la lame.
L'acquisition des images se fait par bandes longues et étroites en cas de balayage linéaire, alors qu'en cas de balayage par carreaux les lames sont scannées en une série de carreaux rectangulaires [21].
Plusieurs méthodes de balayage sont utilisées pour focaliser les champs, notamment "focaliser chaque champ", "focaliser chaque énième champ" et méthode de la vue de l’ensemble de la lame (overview, slide map) ainsi, l’image finale est une mosaïque composée de multiples fichiers (Figure 7) [14].
Figure 7:Numérisation d’une image [14].
(a et b)Modèle de balayage des carreaux. Les flèches indiquent la direction du balayage. Les points bleus en (a) indiquent la méthode "focaliser chaque champ".
Les points bleus en (b) indiquent la méthode "focaliser chaque énième champ".
(c)Modèle de balayage linéaire.
Le balayage des lames s'effectue dans des plans de grossissement et de focalisation multiples. Ces images sont soit chargées automatiquement, soit des
l'aide de logiciels grâce à des algorithmes de redimensionnement. Ces logiciels reproduisent la section exacte requise dans la lame et la stockent dans l'ordinateur pour une utilisation ultérieure [14].
A titre d'exemple, on estime qu’il faut environ 1500 images et 20 minutes pour scanner une surface de 15mm×10mm à l’objectif 40×avec le système Olympus SIS (.slide)[22].
La résolution obtenue est cruciale pour permettre le diagnostic de certaines pathologies. Une LV peut occuper, selon la surface numérisée et l’objectif utilisé, de 50 Mo à 5 Go.
La structure des images produites peut être plate, c’est-à-dire l’équivalent d’une photographie numérique usuelle, en deux dimensions (de type JPEG ou TIFF) ou, le plus souvent avoir une structure pyramidale (figure 8).
Une représentation pyramidale est un fichier composé d’un ensemble d’images liées les unes aux autres et représentant différentes zones à différents grossissements et en utilisant plusieurs mises au point.
En ce qui concerne les paramètres numériques de l’image, tels que le contraste ou la luminosité, ils peuvent être modulés ultérieurement par le logiciel employé.
La qualité de l'image obtenue dépend de la qualité de la lame originale à numériser. Elle doit être exempte d'artefacts[21].
2.2. La visualisation et gestion des lames :
Une fois numérisés, les fichiers d'images des lames numériques et les métadonnées associées, y compris l'identifiant du spécimen, le type de spécimen, les informations sur l'étude ou le patient, ainsi que les informations histochimiques ou immunohistochimiques pertinentes, doivent être stockées
dans une base de données ou un système de gestion d'images interrogeable et récupérable.
Pour le WSI, la méthode la plus efficace et la plus précise consiste à fixer sur la LV un code à barres doté d'un identifiant unique qui permet d'associer de manière permanente les métadonnées de la diapositive à l'image produite(figure 8).
Figure 8:Visualisation d’une image pyramidale[23].
Le logiciel de visualisation « viewer» peut être installé localement sur l’ordinateur de l’utilisateur et permettre de regarder une LV, elle aussi stockée localement.
Un viewerinstallé localement peut également se connecter à un serveur distant qui lui transmet des flux d’images à travers le réseau[24].
• Une application web permettant de lire indifféremment, après conversion (Tribvn, conversion au format .wfml) ou sans conversion (Aurora mScope), tous les formats des images acquises par les différents systèmes.
• une application « flash » qui permet de lire les images une fois exportées dans un format spécifique, le format zoomify. Les visionneurs Olympus. Slide et Aperio Image Scope, notamment, permettent une telle exportation.
• un visionneur distant lié aux différentes applications propriétaires. Il permet de diffuser sur Internet un format unique d’image, en général propriétaire (celui du système auquel est lié cette application).
Exemple : Aperio Image Scope pour les formats .cws et .svs d’Aperio, Olympus. Slide pour le format .vsi d’Olympus, Zeiss Mirax Visionneur pour le format .zeiss de Zeiss, Nikon [24].
Il y a trois priorités pour les logiciels de visualisation : la qualité des images, la rapidité de leur affichage [25] et la compatibilité avec les ordinateurs ou périphériques utilisés. Une visualisation sans perte d’information par rapport à l’image acquise est donc essentielle.
En outre, pour une navigation fluide dans le cas d’une visualisation à distance, seule est diffusée à l’écran la partie de la lame que l’observateur souhaite afficher. La bande passante requise pour diffuser les lames dépend ainsi, non pas du poids (en octets) de la lame, mais de la résolution de la fenêtre d’affichage à l’écran et du nombre d’utilisateurs connectés au système. La bande passante requise pour visualiser les LV s’accommode d’une connexion ADSL (asymmetric digital subscriber line) usuelle (10 mégabits par seconde [Mbps]).
Enfin, la plupart des viewers sont compatibles avec la majorité des systèmes d’exploitation existants [24]. Par ailleurs, de nombreux outils sont intégrés aux viewers pour augmenter l’intérêt pédagogique ou diagnostique de la lame. Parmi ceux-ci, on peut évoquer :
• La possibilité de dépasser les limites du grossissement optique du microscope ou du scanner avec un zoom numérique.
• Un système multi-fenêtres permet de voir plusieurs lames simultanément : leur déplacement synchronisé est très utile pour observer plusieurs colorations différentes sur des champs identiques ou également pour l’analyse de TMA (tissue microarray)[26].
• Outre les déplacements horizontaux et verticaux, il est possible d’effectuer des rotations ou d’afficher différents plans focaux sur une zone donnée.
• On peut également citer les projets de visualisation ultra-rapide des LV sur écran géant, ou en trois dimensions grâce à la numérisation de centaines de coupes tissulaires successives pour explorer l’image produite dans son épaisseur. Ce type d’analyse permet de rendre compte du volume des structures analysées par le pathologiste, et non simplement de leur surface[27-28].
Enfin, ces fonctionnalités peuvent être complétées par des logiciels d’aide au diagnostic grâce à des outils d’analyse d’image, tels que le comptage automatique des noyaux de cellules présents sur la lame ou la mesure des surfaces de tissus[29-30].
Figure 9: Capture d’écran de LV à un grossissement de 40
sur(https://pathorama.ch/vcollections/index.html)
2.3. La transmission et le stockage :
Internet est le moyen le plus étendu et le moins cher de transmettre les images. Ce transfert peut être effectué de trois manières différentes: Web, email ou FTP (File Transfer Protocol).
En pathologie, le partage électronique a l'avantage de fournir des informations plus rapidement que les méthodes traditionnelles (courrier postal). Il est possible de traverser des distances géographiques et d'obtenir des ressources et des compétences qui ne sont pas disponibles localement. Afin de transmettre pleinement les informations, deux paramètres doivent être pris en compte: la bande passante et l'algorithme de compression [13].
2.3.1-Bande passante :
Le choix de la bande passante adéquate est un critère préalabl au succès ou à l'échec de la télémédecine. Deux facteurs doivent être pris en compte dans
transmission minimale requise pour réaliser pleinement les activités visées. La télépathologie dynamique nécessite plus de bande passante que la télépathologie statique. Pour cette dernière, la bande passante n'est pas un problème majeur en raison de la nature asynchrone de la transmission. Pour la pathologie dynamique à distance, le besoin de haut débit dépend de la quantité d'informations transmises en mode synchrone [13].
2.3.2-La compression des images :
Il existe deux modes de compression d’images, avec et sans perte d’information (lossless et lossy).
La méthodes de compression sans perte d’information (aucune perte d’information)est complètement réversibles mais ne permet pas un ratio de plus de 3 pour 1.
Le mode dit ; avec perte d’information, comme le JPEG ou le JPEG 2000. L’avantage de l’algorithme de compression utilisé par le mode JPEG c’est de réduire la taille du fichier sans affecter la qualité perçue par l’œil humain.
Cependant, cette méthode introduit des artéfacts numériques sur l’image. Ceci est très important et doit être pris en compte si le fichier sera utilisé pour de nouvelles analyse à l’avenir.
Afin de s'assurer que la compression en mode JPEG ne dégrade pas la qualité de l'image, certains auteurs ont comparé la fiabilité diagnostic des images basées sur la compression JPEG avec des images non compressées (TIFF ou bitmap). Les résultats d'un essai clinique randomisé n'ont pas montré de changements significatifs de qualité d'image entre les deux groupes, qu'il s'agisse d'une image compressée à 90% ou d'une image non compressée [13].
Figure 10: Acquisition et visualisation en ligne des lames virtuelles [23].
Le stockage interne est actuellement limité à une dizaine de téraoctets (To) par ordinateur. Si le coût du stockage local interne ou externe reste modéré (environ 1008 MAD/To), le stockage en réseau quant à lui coûte entre 945 MAD et 4725 MAD /To/mois. Par ailleurs, la plupart des serveurs de diffusion connectés sur un réseau universitaire ont une bande passante souvent inférieure à 100 Mbps. Dans un contexte hospitalier, la bande passante est souvent encore plus faible. Ainsi, un seul serveur peut accepter au plus mille utilisateurs connectés au site de gestion des LV, cent utilisateurs visualisant des lames distinctes, et quelques dizaines d’utilisateurs visualisant la même lame. En outre, les directions des systèmes d’information (DSI) hospitaliers et universitaires ont souvent des politiques de sécurité strictes, limitant l’accès à certains programmes, sites, protocoles réseaux (http) et ports réseaux (80).Elles doivent donc toujours être associées à la mise en place de systèmes de LV [23].
2.3.3-Les possibilités offertes par la décentralisation des données :
Grâce au principe du cloud computing , le partage en ligne des LV permet à de multiples utilisateurs de consulter des ressources provenant de structures diverses et/ou éloignées géographiquement.
Les utilisateurs se connectent à un portail général qui leur donne accès de manière indifférenciée aux LV provenant de l’un ou l’autre des serveurs de diffusion connectés. Ils pourront alors les partager, les annoter, etc. directement en ligne.
Cette structure sécurisée est évolutive et permet de dépasser les contraintes logicielles, matérielles et de bande passante en augmentant à discrétion le nombre de serveurs connectés.
Cette décentralisation des données permet de mutualiser les ressources des différentes structures participantes et, ainsi, de répartir les coûts occasionnés par les prérequis actuels des LV en termes de stockage et de bande passante. Elle permet aussi l’utilisation concomitante de différents systèmes d’acquisition et de visualisation, ainsi que la mise en commun des ressources pour des travaux d’analyse automatisée d’image à grande échelle, tels que l’analyse de la qualité.
Il s’agit donc d’une condition essentielle pour penser à l’utilisation à grande échelle des LV au sein de structures importantes et éventuellement hétérogènes [23].
2.4. Matériel à cout faible : Les smartphones
Comme aperçu dans le chapitre 3 la télépathologie à lame virtuelle qu’elle soit statique ou dynamique implique un investissement élevé. Désormais les progrès techniques et leurs démocratisation dans les pays émergent offrent des alternatives moins couteuses comme l’utilisation d’un smartphone combiné au microscope [31].
La technologie des smartphones peut faciliter l'acquisition d'images à partir de microscopes en contournant l'exigence traditionnelle d'une caméra physiquement montée sur un microscope pour obtenir des images numériques. Avec le temps, la qualité des caméras des smartphones s'est améliorée, de sorte que les caméras des smartphones sont devenues équivalentes aux caméras numériques standard.
Avec cette avancée, il est devenu possible d'utiliser un téléphone portable pour acquérir directement des images à partir d'un microscope oculaire. Des publications plus récentes ont trouvé des images de diagnostic adéquates en utilisant des smartphones pour acquérir directement à partir d'un oculaire de microscope avec l'utilisation d'un adaptateur. Par la suite, plusieurs adaptateurs ont été commercialisés pour moins de 1000 MAD ; ils permettent de fixer un smartphone aux pièces oculaires d'un microscope (figure 12).
Figure 12: Photo d’un adaptateur qui fixe directement un smartphone à un microscope oculaire[32].
Le téléphone mobile se trouve à l'intérieur de la partie ouverte et l'extrémité conique est fixée à l'oculaire du microscope.
Une application mobile gratuite a été développé au centre médical de l'université de Pittsburgh, basée sur iOS (Pocket Pathologist) pour permettre la soumission rapide des consultations au sein du service de consultation en ligne[32].
Figure 13:Une capture d'écran de l'application mobile "Pocket Pathologist".
Figure 14: Microscopie à faible coût utilisant un Smartphone[31]. (1): Images qui se chevauchent .
(2) :Vignettage et corrections de distorsion
(3) :Enregistrement par paires et optimisation générale(segments jaunes).
3.Qualité de l’image :
La qualité de l'image dépendra des performances de la caméra, des performances des algorithmes de compression et de transmission et de la qualité de l'affichage.
La bonne qualité des images transmises est une condition nécessaire à un diagnostic adéquat. Bien que certains auteurs estiment que la qualité d'image n'est pas un obstacle à la fiabilité du diagnostic, d'autres auteurs insistent sur l'importance de fournir des documents virtuels pour obtenir une qualité d'image similaire à celle des lames réelles. Une qualité similaire se réfère notamment à la possibilité de navigation dans toute la zone utilisable et au même grossissement qu'un microscope conventionnel. Ces deux normes: la possibilité d'inspecter et d'agrandir l'ensemble de la lame à travers la LV.
En ce qui concerne la qualité de la LV pour certains auteurs elle est proche de celle des microscopes optiques, tandis que d'autres s’y opposent. Le principal défi consiste à gérer les fichiers de commande gigabit, y compris l'annotation, la compression, l'archivage et le traitement des lames. De son côté, quatre conditions correctes sont définies, qui permettent de numériser correctement une diapositive virtuelle avec une résolution suffisamment élevée sans affecter la qualité de l'image. Par conséquent, il faut :
• Assurer une bonne mise au point sur toute la superficie de la lame.
• La lame doit être dépourvue de lignes de raccordement entre les images.
• Doit avoir les même les couleurs de la lame de verre.
• Ne présenter aucun détail lié à la compression ni d’autres artéfacts
4. Sécurité des applications et des données :
Si un système complètement sécurisé n’existe pas, le problème de sécurité des données transmises est critique pour toutes les applications de télémédecine, y compris la télépathologie. Cette sécurité doit être assurée à différents stades des problèmes de sécurité des données cliniques et administratives par les méthodes suivantes:
• L’enregistrement de tous les accès aux données. • L’alerte de confidentialité,
• Le rapport quotidien automatisé de surveillance fournissant une liste des accès à des données névralgiques.
V-INTERET DE LA TELEPATHOLOGIE DANS L’ANATOMIE PATHO-LOGIQUE :
L’utilisation des lames virtuelles est en train de bouleverser la pratique quotidienne des analyses anatomopathologiques, qu’elle concerne les activités diagnostiques quotidiennes, les actions pédagogiques ou de recherche.
Même si des analyses quantitatives sont déjà réalisées depuis longtemps à l’aide de microscopes couplés à un logiciel informatique (notamment dans le domaine des neurosciences), les lames virtuelles permettent un plus grand développement de ce type d’application.
1. Diagnostic ou lecture première :
La lecture des LV nécessite des écrans de très bonne qualité et de taille suffisante (supérieure à 19 pouces).Leurs avantages pour les activités diagnostiques sont :
En diagnostic HE (hématoxyline-éosine) :
-Une accessibilité totale de la lame par réseau local ou Internet à l’instant même où elle est numérisée. Cela permet d’éviter l’étape actuelle de tri des lames avant le rendu à chaque médecin lecteur.
- Une possibilité d’annoter une image pour argumenter un diagnostic. - Une possibilité de scanner une lame HES, et/ou avec un marqueur
immunohistochimique puis la scanner de nouveau, pour permettre l’observation simultanée de plusieurs colorations d’une seule et même zone.
- Une insertion d’un lien informatique « image » dans le dossier du patient. [38].
En diagnostic IHC :
En immunohistochimie, la visualisation des lames scannées permettra de quantifier un ou plusieurs marqueurs via des applications intégrées dans les viewers de lecture. Ces marqueurs qui sont pour certains des facteurs prédictives de la réponse aux thérapeutiques et aussi pronostiques, la lecture nécessite une évaluation quantitatives ou semi-quantitatives.
La quantification de l’immunofluorescence numérique peut aider les pathologistes à évaluer l’expression moléculaire de marqueurs dans les tissus cancéreux notamment dans les techniques d’hybridation in situ fluorescente.
En plus la microscopie classique ne permet pas la préservation à long terme des marquages immun fluorescents, cet obstacle disparaît avec la technologie des lames virtuelles qui permet, non seulement de numériser une image entière d’immunofluorescence en quelques minutes, mais également de la conserver presque indéfiniment [39].
Donnant l’exemple du cancer du sein :
Figure 16: Analyses des images numérique de la pathologie du sein [40].
2. L’enseignement des étudiants en Médecine :
L’intérêt des LV s’est d’abord concrétisé dans des actions pédagogiques
(A-B) Evaluation numérique automatisée de l'immunohistochimie (IHC) Ki67 en utilisant l'application ImmunoRatio pour ImageJ.
(A) Image originale de la coloration IHC pour Ki67 (noyaux bruns).
(B) Image montrant les composants de la coloration. Noyaux positifs = orange. Noyaux négatifs = bleu.
(C-D) Logiciel intégrateur Visiopharm utilisant la méthode sandwich de double coloration virtuelle (VDS) pour l'exclusion des cellules non épithéliales et l'évaluation IHC automatisée de Ki67.
(VDS) pour l'exclusion des cellules non épithéliales et la notation automatisée IHC Ki67.
(C) IHC pancytokératine CKMNF116 identifiées automatiquement et délimitées par une ligne bleue.
(D) Image IHC Ki67 alignée avec l'image CKMNF116, utilisée pour évaluer le Ki67 dans les cellules tumorales.
